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瓜类细菌性果斑病是发生在葫芦科植物上的一种病害,其病原为噬酸菌属西瓜种(Acidovorax citrulli),自报道以来已在美国、澳大利亚、巴西、中国等众多国家发生,给当地的瓜类作物种植业造成了严重的损失。因此,要从根本上防治瓜类细菌性果斑病,我们应弄清其致病机制。
2009年,Bahar证明西瓜噬酸菌中存在Ⅳ型菌毛,同时也是其重要的毒力因子。Ⅳ型菌毛是由菌毛蛋白组成可弯曲的丝状物,长度约为5-8nm,革兰氏阴性及阳性菌中均有发现。它普遍存在于细胞的一极或两极,并调节细菌表面运动:颤动,还与细菌活性、表面粘附、集群、生物膜形成、遗传物质摄取和毒力相关。Ⅳ型菌毛的合成蛋白与Ⅱ型分泌系统蛋白具有较高的同源性,包括菌毛蛋白pilA、pilE、假菌毛蛋白、菌毛前体处理前导肽酶pilD、ATP酶pilM、多层跨膜蛋白和外膜分泌素pilQ等,pilM/N/O/P蛋白也都参与Ⅳ型菌毛的合成。
本试验对西瓜噬酸菌(A.citrulli)中部分Ⅳ型菌毛相关基因构建插入突变体,用浸种测定法测定出pilO及pilQ两株突变体致病力明显减弱,并对这两株突变体的相关表型进行测定。在透射电子显微镜下观测发现:野生型及pilO突变体仍然能够形成Ⅳ型菌毛,而pilQ突变体丧失形成Ⅳ型菌毛的能力;光学显微镜下观测野生型、突变体及互补菌株的颤动能力发现:pilO及pilQ突变体与野生型相比,完全丧失颤动能力;同时pilO及pilQ突变体游动能力、生物膜形成能力和致病力也明显减弱。互补菌株中,颤动能力得到恢复,游动能力以及生物膜形成能力部分恢复,致病力与突变体相比也有所增强。在MMX基本培养基中测定野生型与突变体的生长曲线发现:突变体菌株生长能力无明显改变,同时突变体也能激发非寄主植物烟草的过敏性反应。pilO突变体仍然能够形成Ⅳ型菌毛但完全丧失颤动能力,由此表明,pilO基因并不直接参与西瓜噬酸菌Ⅳ型菌毛的合成,而是其Ⅳ型菌毛的功能基因;pilQ突变体同时丧失形成Ⅳ型菌毛以及颤动性的能力,表明pilQ基因在西瓜噬酸菌中直接参与Ⅳ型菌毛的合成,是其Ⅳ型菌毛的合成基因。同时西瓜噬酸菌Ⅳ型菌毛与其颤动性、致病力、游动性及生物膜形成能力相关。